Физика
Привет, дорогой друг!
У тебя в руках подарок летних физических лабораторий. Мы подготовили для тебя модель летающего поезда. После сборки ты сможешь поставить эту действующую модель у себя на рабочем столе или полке, чтобы она напоминала, как наука меняет нашу жизнь каждый день.
У тебя в руках подарок летних физических лабораторий. Мы подготовили для тебя модель летающего поезда. После сборки ты сможешь поставить эту действующую модель у себя на рабочем столе или полке, чтобы она напоминала, как наука меняет нашу жизнь каждый день.
У ТЕБЯ В НАБОРЕ:
- Заготовка для рельсов (25 см на 8,1 см)
- Заготовка для поезда (5 см на 3,8 см)
- Магнитная лента с клеевым слоем
- Прозрачные уголки с клеевым слоем
Также тебе понадобится:
- Ножницы
- Линейка
- Карандаш
- Двусторонний скотч (он пригодится, если при монтаже придётся много раз переклеивать запчасти и они будут плохо держаться)
Магле́в
1
Нарежь магнитную ленту. Тебе нужно отрезать:
- 2 куска по 25 см, это будут магнитные рельсы;
- 2 куска длиной 5 см, это будет магнитная подушка поезда.
2
Отдели от коротких кусков магнитной ленты бумажный слой и приклей их вдоль длинных краев основы для поезда (5 см на 3,8 см). Клей их вплотную к краю, но не допускай, чтобы они выступали за края. Твой поезд готов.
3
Сделаем рельсы. Возьми заготовку для рельсов (25 см на 8,1 см) и два прозрачных уголка. Уголки будут удерживать поезд в магнитном поле.
Сначала приклей один уголок так, чтобы вертикальная стенка была обращена к центру заготовки, а край совпадал с краем заготовки.
Второй уголок нужно приклеить зеркально, чтобы его вертикальная стенка смотрела в центр. Расстояние между двумя уголками должно быть примерно на 1 мм больше, чем ширина поезда, то есть 3,9 см.
Проверь, что поезд легко проходит между направляющими по всей длине и не застревает, но при этом нигде не возникает слишком больших зазоров. Используй двухсторонний скотч, если ты много раз переклеивал элементы, и они стали плохо клеится.
Сначала приклей один уголок так, чтобы вертикальная стенка была обращена к центру заготовки, а край совпадал с краем заготовки.
Второй уголок нужно приклеить зеркально, чтобы его вертикальная стенка смотрела в центр. Расстояние между двумя уголками должно быть примерно на 1 мм больше, чем ширина поезда, то есть 3,9 см.
Проверь, что поезд легко проходит между направляющими по всей длине и не застревает, но при этом нигде не возникает слишком больших зазоров. Используй двухсторонний скотч, если ты много раз переклеивал элементы, и они стали плохо клеится.
4
Сними бумажный слой с длинных магнитов. Тебе необходимо приклеить их вдоль уголков, отступив на 1 мм. Старайся клеить их ровно. Длинные магниты должны быть чуть ближе друг к другу, чем короткие магниты на поезде.
5
Поставь поезд между уголками. Он должен зависнуть в нескольких милиметрах над магнитными рельсами. Толкни его пальцем или наклони рельсы: ты увидишь, как поезд легко скользит по магнитной дороге. Можешь покатать на нём разные предметы, чтобы понять, какой вес выдерживает твой магнитно-левитационный поезд.
Внимание: не подноси к своей дороге сильные магниты! Они могут размагнитить магнитные ленты, и дорога будет испорчена.
Внимание: не подноси к своей дороге сильные магниты! Они могут размагнитить магнитные ленты, и дорога будет испорчена.
Возможные проблемы
Если поезд примагничивается к дороге вместо того, чтобы зависать над ней, попробуй наклеить рельсы чуть дальше друг от друга. Переклеивай длинные магниты, чтобы найти точку баланса, в которой поезд зависает над рельсами. Если поезд застревает в каком-то месте дороги, то нужно переклеить в этом месте уголки дальше друг от друга. Если поезд наклонился на одну сторону, то уголки наклеены слишком далеко друг от друга.
Магниты имеют два полюса. Их называют северным и южным, совсем как у нашей планеты. При этом разные полюса будут притягиваться, а одинаковые отталкиваться. Это отталкивание можно использовать для того, чтобы один магнит завис над другим. Такое явление называется магнитной левитацией, а поезд, который работает по такому принципу, называют магнитно-левитационный, или коротко маглев. Если одинаковые полюса сместятся друг относительно друга, то магниты притянутся друг к другу, поэтому в маглевах существуют ограничители, не дающие поезду сдвинутся относительно рельсов. Этот известный науке закон называется теорема Ирншоу. Он объясняет, почему подвесить один магнит над другим невозможно без привлечения сторонней силы. В твоем маглеве сторонняя сила - это прозрачные уголки-ограничители.
Преимущество маглева ты можешь почувствовать сам, тестируя свою модель. Так как он парит над рельсами, то не испытывает трения при езде и требует достаточно небольшого усилия, чтобы прийти в движение. Маглев - это самый быстрый наземный транспорт, его скорость сравнима со скоростью самолета и может достигать 600 км/ч. Маглев экономичный и экологичный транспорт, но его запуск требует много денег, так как нужно строить новые дороги специально для него. Самая большая сеть таких дорог используется в Китае. Также маглевы есть в Японии и Южной Корее.
В ближайшем будущем маглев сможет ездить еще быстрее, его планируют использовать в вакуумных тоннелях. В таких тоннелях меньше сопротивление воздуха, а значит при том же усилии поезд будет ехать быстрее. Еще один интересный проект - внедрение магнитных элементов в автотрассы и железные дороги: тогда их смогут использовать и обычный транспорт, и левитационный.
Ты хотел бы, чтобы твоя машина летела над дорогой? Чтобы осуществить такие проекты гибридного транспорта, нужно как-то обойти теорему Ирншоу, о которой мы говорили выше. На автодорогах нельзя установить такие ограничители, как в маглевах. В экспериментах магнитную левитацию без привлечения третьей силы создают с помощью сверхпроводников. Но решений для повседневного использования пока нет, так что в физике еще много задач, которые предстоит решить.
В ближайшем будущем маглев сможет ездить еще быстрее, его планируют использовать в вакуумных тоннелях. В таких тоннелях меньше сопротивление воздуха, а значит при том же усилии поезд будет ехать быстрее. Еще один интересный проект - внедрение магнитных элементов в автотрассы и железные дороги: тогда их смогут использовать и обычный транспорт, и левитационный.
Ты хотел бы, чтобы твоя машина летела над дорогой? Чтобы осуществить такие проекты гибридного транспорта, нужно как-то обойти теорему Ирншоу, о которой мы говорили выше. На автодорогах нельзя установить такие ограничители, как в маглевах. В экспериментах магнитную левитацию без привлечения третьей силы создают с помощью сверхпроводников. Но решений для повседневного использования пока нет, так что в физике еще много задач, которые предстоит решить.